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解説15

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@integralsbot さんがツイートした こちらの定理 の解説です.

以下2つの等式が成り立ちます.ただしαRβRとし,π<α<πを満たすとします.

  • sinhαxsinhπxcosβxdx=sinαcosα+coshβ
  • coshαxsinhπxsinβxdx=sinhβcosα+coshβ
解説
0sinh(α+iβ)xsinhπxdx=0e(α+iβ)xe(α+iβ)x2eπxeπx2dx=0e(απ+iβ)xe(απiβ)x1e2πxdx=0(e(απ+iβ)xe(απiβ)x)n=0e2πnxdx=0n=0(e(α(2n+1)π+iβ)xe(α(2n+1)πiβ)x)dx=[n=0(e(α(2n+1)π+iβ)xα(2n+1)π+iβe(α(2n+1)πiβ)xα(2n+1)πiβ)]x=0=n=0(1α+iβ(2n+1)π+1α+iβ+(2n+1)π)=n=02(α+iβ)(α+iβ)2((2n+1)π)2=12π(n=02(α+iβ2π)(α+iβ2π)2(n+12)2)=12ππtanπα+iβ2π=12tanα+iβ2=122sinα+iβ2cosαiβ22cosα+iβ2cosαiβ2=12sinα+siniβcosα+cosiβ=12sinα+isinhβcosα+coshβ
より,
sinhαxsinhπxcosβxdx=Resinhαxcosβx+icoshαxsinβxsinhπxdx=Resinhαxcoshiβx+coshαxsinhiβxsinhπxdx=Resinh(α+iβ)xsinhπxdx=Re20sinh(α+iβ)xsinhπxdx=Re212sinα+isinhβcosα+coshβ=sinαcosα+coshβ
及び
coshαxsinhπxsinβxdx=Imsinhαxcosβx+icoshαxsinβxsinhπxdx=Imsinhαxcoshiβx+coshαxsinhiβxsinhπxdx=Imsinh(α+iβ)xsinhπxdx=Im20sinh(α+iβ)xsinhπxdx=Im212sinα+isinhβcosα+coshβ=sinhβcosα+coshβ
なので,sinhαxsinhπxcosβxdx=sinαcosα+coshβ及びcoshαxsinhπxsinβxdx=sinhβcosα+coshβです.
投稿日:2021320
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微分積分学,数理論理学,順序数解析が好きです.ここでは主に微積や級数の話題をすると思います.記事まとめは下のリンクからどうぞ.

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